JP3093221B2 - Image processing device - Google Patents

Image processing device

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JP3093221B2
JP3093221B2 JP01285360A JP28536089A JP3093221B2 JP 3093221 B2 JP3093221 B2 JP 3093221B2 JP 01285360 A JP01285360 A JP 01285360A JP 28536089 A JP28536089 A JP 28536089A JP 3093221 B2 JP3093221 B2 JP 3093221B2
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龍夫 川中
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ジーイー横河メディカルシステム株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、画像処理装置に関し、さらに詳しくは、
任意視点から見た対象物体の立体的形状や断面形状を生
成することが出来る画像処理装置に関する。
The present invention relates to an image processing apparatus, and more particularly, to an image processing apparatus.
The present invention relates to an image processing apparatus capable of generating a three-dimensional shape and a cross-sectional shape of a target object viewed from an arbitrary viewpoint.

[従来の技術] 第4図は、従来のこの種の画像処理装置の処理フロー
を示したものである。
[Prior Art] FIG. 4 shows a processing flow of a conventional image processing apparatus of this type.

まず、原スライス画像が入力され、格納される。原ス
ライス画像は、例えばCT装置やMRI装置により得られ
る。
First, an original slice image is input and stored. The original slice image is obtained by, for example, a CT apparatus or an MRI apparatus.

次に、オペレータにより設定された閾値と各スライス
画像のピクセル値とを比較することにより原スライス画
像を二値化して、閾値より大きいピクセル値をもつ領域
を抽出する(P2)。
Next, the original slice image is binarized by comparing the threshold value set by the operator with the pixel value of each slice image, and an area having a pixel value larger than the threshold value is extracted (P2).

次に、各スライス画像で抽出した領域を積み合わせ
て、ボクセルデータを作成する(P3)。
Next, voxel data is created by stacking the regions extracted from each slice image (P3).

次に、オペレータが設定した視点の方向に垂直な投影
面を仮定して投射変換を行う(P4)。
Next, projection conversion is performed assuming a projection plane perpendicular to the direction of the viewpoint set by the operator (P4).

次に、Zバッファ法により陰面除去を行う(P5)。 Next, the hidden surface is removed by the Z buffer method (P5).

次に、シェーディングにより陰影を付ける(P6)。 Next, shading is applied (P6).

以上により、閾値より大きい部分からなる物体を、設
定した視点から見た表面表示画像を得ることが出来る
(P7)。
As described above, it is possible to obtain a surface display image in which the object including the portion larger than the threshold is viewed from the set viewpoint (P7).

上記従来技術は、例えば「医用画像診断装置 岩井義
則等コロナ社P65〜P67」に開示されている。
The above prior art is disclosed in, for example, "Medical Image Diagnosis Apparatus Yoshinori Iwai and others Corona P65-P67".

[発明が解決しようとする課題] 上記従来の画像処理装置では、閾値処理によりスライ
ス画像を二値化し、領域抽出を行っている。
[Problem to be Solved by the Invention] In the above-mentioned conventional image processing apparatus, a slice image is binarized by threshold processing to extract an area.

しかし、このために、ピクセル値のもつ濃淡情報が失
われてしまう問題点がある。具体的には、例えば頭蓋骨
のような均質な対象物体の表面表示を行うのには支障は
ないが、脳や神経のような部分的に濃淡のある対象物体
の良好な画像を得ることが困難になる。
However, for this reason, there is a problem that the shade information of the pixel value is lost. Specifically, there is no problem in displaying the surface of a homogeneous target object such as a skull, but it is difficult to obtain a good image of a partially shaded target object such as a brain or a nerve. become.

そこで、この発明は、原スライス画像の持つ濃淡情報
を保ったままで、任意視点から見た対象物体の3次元画
像を表示可能とした画像処理装置を提供することにあ
る。
Accordingly, an object of the present invention is to provide an image processing apparatus capable of displaying a three-dimensional image of a target object viewed from an arbitrary viewpoint while maintaining the density information of the original slice image.

[課題を解決するための手段] この発明の画像処理装置は、対象物体の原スライス画
像群を記憶している原スライス画像群記憶手段と、対象
物体を見る視点方向を入力するための視点方向入力手段
と、前記視点方向に垂直な平面でスライスし直した新ス
ライス画像群を前記原スライス画像群に基づいて生成す
るリフォメーション手段と、新スライス画像群に対して
ピクセル値と所定の閾値の比較により関心部分の抽出を
行う関心抽出手段と、抽出した関心部分に対してZバッ
ファ法による陰面除去処理を行う陰面除去手段とを具備
してなることを構成上の特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] An image processing apparatus according to the present invention includes an original slice image group storage unit that stores an original slice image group of a target object, and a viewpoint direction for inputting a viewpoint direction for viewing the target object. Input means, a reforming means for generating a new slice image group re-sliced on a plane perpendicular to the viewpoint direction based on the original slice image group, and a pixel value and a predetermined threshold value for the new slice image group. It is characterized by comprising an interest extracting means for extracting a portion of interest by comparison and a hidden surface removing means for performing hidden surface removal processing on the extracted part of interest by a Z-buffer method.

なお、関心部分抽出手段の前または後に、ピクセルの
視点方向の位置に応じた係数をそのピクセル値に対して
乗算して重み付けを行う重み付け手段を更に設けるのが
好ましい。
It is preferable that a weighting means for multiplying the pixel value by a coefficient corresponding to the position of the pixel in the viewpoint direction to perform weighting is provided before or after the part of interest extraction means.

[作用] この発明の画像処理装置では、対象物体の原スライス
画像群から、対象物体を見る視点方向に垂直な平面でス
ライスし直した新スライス画像群を生成する。
[Operation] The image processing apparatus according to the present invention generates a new slice image group re-sliced from the original slice image group of the target object on a plane perpendicular to the viewing direction of the target object.

そして、その新スライス画像群に対してピクセル値と
所定の閾値の比較を行って、関心部分を抽出する。
Then, the pixel value is compared with a predetermined threshold value for the new slice image group, and a portion of interest is extracted.

そして、その抽出した関心部分に対してZバッファ法
を用いて陰面除去を行い、3次元画像を得る。
Then, the extracted part of interest is subjected to hidden surface removal using the Z-buffer method to obtain a three-dimensional image.

このように、閾値によって関心部分の抽出を行うが、
二値化は行なわず、ピクセル値を保存するため、濃淡情
報を保存したままで、任意の視点から見た3次元画像を
得られるようになる。
In this way, the part of interest is extracted by the threshold,
Since the binarization is not performed and the pixel value is stored, a three-dimensional image viewed from an arbitrary viewpoint can be obtained while the grayscale information is stored.

なお、ボクセルデータを作成しないため、シェーディ
ングは困難になるが、ピクセル値に対してそのピクセル
の視点方向の位置に応じた係数を乗算して重み付けを行
うことにより、同等の効果を得ることができ、自然な画
像を得られるようになる。
Since voxel data is not created, shading becomes difficult, but the same effect can be obtained by multiplying a pixel value by a coefficient corresponding to the position of the pixel in the viewpoint direction and performing weighting. And a natural image can be obtained.

[実施例] 以下、図に示す実施例に基づいてこの発明をさらに詳
しく説明する。なお、これによりこの発明が限定される
ものではない。
[Example] Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on an example shown in the drawings. It should be noted that the present invention is not limited by this.

第1図に示すこの発明の一実施例の画像処理装置1に
おいて、例えばX線CT装置等で得られた原スライス画像
は、原スライス画像記憶装置2に記憶されている。
In the image processing apparatus 1 according to one embodiment of the present invention shown in FIG. 1, an original slice image obtained by, for example, an X-ray CT apparatus or the like is stored in an original slice image storage device 2.

トラックボール3は、視点方向と視点位置とを入力す
るためのものである。この外に、マウス等を用いて視点
方向,視点位置を入力することが出来る。視点位置は、
対象物体外だけではなく、対象物体内にも設定できる。
対象物体外に視点位置を置いたときは、3次元表面画像
が得られる。他方、対象物体の内部に視点位置をおいた
ときは、その視点位置を含み視点方向に垂直な平面で切
断した断面から見た3次元画像となる。
The trackball 3 is for inputting a viewpoint direction and a viewpoint position. In addition, the viewpoint direction and viewpoint position can be input using a mouse or the like. The viewpoint position is
It can be set not only outside the target object but also inside the target object.
When the viewpoint position is placed outside the target object, a three-dimensional surface image is obtained. On the other hand, when the viewpoint position is placed inside the target object, the image becomes a three-dimensional image viewed from a cross section cut along a plane including the viewpoint position and perpendicular to the viewpoint direction.

3次元アドレスジェネレータ4は、視点方向に垂直な
平面で原スライス画像をスライスし直すための3次元ア
ドレスを生成するものである。
The three-dimensional address generator 4 generates a three-dimensional address for reslicing the original slice image on a plane perpendicular to the viewpoint direction.

第3図は、このスライスのやり直しを概念的に示した
ものであり、原スライス画像群20と視点方向Aとが与え
られると、視点方向Aに垂直な平面でスライスし直し
て、新スライス画像群30を得るものである。
FIG. 3 conceptually shows the re-slicing of the slice. When the original slice image group 20 and the viewpoint direction A are given, the slice is re-sliced on a plane perpendicular to the viewpoint direction A, and a new slice image is obtained. Group 30 is obtained.

補間演算器5は、3次元アドレスジェネレータ4で生
成したアドレスに対応するピクセル値が原スライス画像
から得られないときに、補間演算を行ってそのアドレス
のピクセル値を算出するものである。
When the pixel value corresponding to the address generated by the three-dimensional address generator 4 cannot be obtained from the original slice image, the interpolation calculator 5 performs an interpolation operation to calculate the pixel value of the address.

なお、3次元アドレスジェネレータ4および補間演算
器5は、従来公知のリフォメーション装置を用いること
が出来る。
As the three-dimensional address generator 4 and the interpolation calculator 5, a conventionally known reforming device can be used.

比較演算器6は、キーボード7から入力された閾値
と,新スライス画像のピクセル値とを比較し、閾値より
大きいピクセル値をもつ領域すなわち関心部分だけを抽
出するものである。
The comparison calculator 6 compares the threshold value input from the keyboard 7 with the pixel value of the new slice image, and extracts only a region having a pixel value larger than the threshold value, that is, a portion of interest.

係数乗算器8は、関心部分のピクセル値と,視点位置
からそのピクセルの位置までの距離に応じた係数とを乗
算して、ピクセル値に重み付けを行なう。例えば、距離
が大きいほど小さい値となる係数を用いれば、視点の近
くは明るく、遠くは暗くなり、画像の自然さを得ること
が出来るようになる。1枚目の新スライス画像の各アド
レスのZ座標値はZバッファ9に格納され、ピクセル値
はイメージバッファ10に格納される。
The coefficient multiplier 8 weights the pixel value by multiplying the pixel value of the part of interest by a coefficient corresponding to the distance from the viewpoint position to the position of the pixel. For example, if a coefficient having a smaller value is used as the distance increases, the image becomes brighter near the viewpoint and darker as the distance increases, so that naturalness of the image can be obtained. The Z coordinate value of each address of the first new slice image is stored in the Z buffer 9, and the pixel value is stored in the image buffer 10.

システム制御装置11は、1枚目の新スライス画像の処
理を終ると、スライス画像の分解能に対応したピッチだ
けZ座標値を増加させた新たな平面で原スライス画像群
をスライスし直すように、3次元アドレスジェネレータ
4に指令する。
After finishing the processing of the first new slice image, the system control device 11 reslices the original slice image group on a new plane in which the Z coordinate value is increased by a pitch corresponding to the resolution of the slice image. It instructs the three-dimensional address generator 4.

2枚目の新スライス画像では、Zバッファ9において
Zバッファ法による陰面除去処理が行われる。すなわ
ち、1枚目の新スライス画像でZ座標値の格納されなか
った位置にのみ2枚目の新スライス画像のZ座標値が書
き込まれ、それに対応してイメージバッファ10にピクセ
ル値が書き込まれる。
In the second new slice image, hidden surface removal processing is performed in the Z buffer 9 by the Z buffer method. That is, the Z coordinate value of the second new slice image is written only at the position where the Z coordinate value is not stored in the first new slice image, and the pixel value is written to the image buffer 10 correspondingly.

以下、上記処理を繰り返す。 Hereinafter, the above processing is repeated.

新スライス画像が生成できなくなったとき、イメージ
バッファ10には、トラックボール3で設定した視点位置
から見た関心部分の3次元画像が得られている。この3
次元画像は、ピクセル値を保持しており、例えば脳や神
経のような対象物体の3次元画像も好適に得られる。
When a new slice image cannot be generated, a three-dimensional image of a part of interest viewed from the viewpoint position set by the trackball 3 is obtained in the image buffer 10. This 3
The three-dimensional image holds pixel values, and a three-dimensional image of a target object such as a brain or nerve can be suitably obtained.

なお、上記画像処理装置1では、係数乗算器8が比較
演算器6の後に置かれているが、これを比較演算器6の
前に置いてもよい。
In the image processing apparatus 1, the coefficient multiplier 8 is provided after the comparison calculator 6. However, the coefficient multiplier 8 may be provided before the comparison calculator 6.

第2図は、上記画像処理装置1の作動を、具体的に示
すフローチャートである。
FIG. 2 is a flowchart specifically showing the operation of the image processing apparatus 1.

ステップS1では、原スライス画像が記憶される。 In step S1, the original slice image is stored.

ステップS2では、視点が原スライス画像群の空間外に
あるときは、視線方向に垂直な平面を視点位置から原ス
ライス画像の空間に近づけていき、原スライス画像の空
間を最初に切断したスライス画像が作成される。また、
視点位置が原スライス画像群の空間内にあるときは、視
点方向に垂直で視点位置を通る平面で原スライス画像の
空間を切断した新スライス画像が作成される。
In step S2, when the viewpoint is outside the space of the original slice image group, a plane perpendicular to the line-of-sight direction is brought closer to the space of the original slice image from the viewpoint position, and the slice image obtained by first cutting the space of the original slice image Is created. Also,
When the viewpoint position is in the space of the original slice image group, a new slice image is created by cutting the space of the original slice image by a plane perpendicular to the viewpoint direction and passing through the viewpoint position.

ステップS3では、新スライス画像の1ピクセルづつ取
り出され、そのピクセル値と閾値とが比較される。ピク
セル値が閾値より小さいときは、次のピクセル値が取り
出され、その新スライス画像のピクセルが無くなった時
は、次の新スライス画像が作成され、その最初のピクセ
ルが取り出される。最後のピクセルまで到達すれば(ス
テップS6)、処理を終了する(ステップS7)。
In step S3, each pixel of the new slice image is extracted, and the pixel value is compared with a threshold value. When the pixel value is smaller than the threshold value, the next pixel value is extracted, and when there are no more pixels in the new slice image, the next new slice image is created and the first pixel is extracted. If the process reaches the last pixel (step S6), the process ends (step S7).

ピクセル値が閾値以上であれば、ステップS4に移行
し、視点からの距離に応じた係数をピクセル値に乗じ
る。
If the pixel value is equal to or larger than the threshold value, the process proceeds to step S4, where the pixel value is multiplied by a coefficient corresponding to the distance from the viewpoint.

ステップS5では、Zバッファ法により、そのピクセル
が視点に最も近い場合のみそのピクセル値をデータとし
て保存する。
In step S5, the pixel value is stored as data only when the pixel is closest to the viewpoint by the Z-buffer method.

ステップS6では、その新スライス画像で次のピクセル
が取り出し得るか、または、次の新スライス画像を作成
できるならば、ステップS2へ戻る。もし、いずれもでき
なければ、データの終了であり、処理を終了する。
In step S6, if the next pixel can be extracted from the new slice image or if the next new slice image can be created, the process returns to step S2. If neither is possible, it is the end of the data and the processing is ended.

かくして、ステップS7では、設定した視点から見た関
心部分の3次元画像が得られることになる。
Thus, in step S7, a three-dimensional image of the part of interest viewed from the set viewpoint is obtained.

[発明の効果] この発明の画像処理装置によれば、ボクセルデータを
作成せずに関心部分の3次元画像を得ることが出来る。
また、ピクセル値を保存できるので、濃淡情報を失わず
に3次元画像を構成できる。さらに、視点の位置を対象
物体の内部に設定すれば、その視点を通る平面で切断し
た3次元画像を得ることも出来るようになる。
[Effect of the Invention] According to the image processing apparatus of the present invention, a three-dimensional image of a portion of interest can be obtained without creating voxel data.
Further, since the pixel values can be stored, a three-dimensional image can be formed without losing the grayscale information. Furthermore, if the position of the viewpoint is set inside the target object, a three-dimensional image cut by a plane passing through the viewpoint can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図はこの発明の一実施例の画像処理装置のブロック
図、第2図はこの発明の一実施例にかかる作動のフロー
チャート、第3図は原スライス画像群と新スライス画像
群の関係を示す概念図、第4図は従来の画像処理装置の
作動を示すフローチャートである。 (符号の説明) 1……画像処理装置 2……原スライス画像記憶装置 3……トラックボール 4……3次元アドレスジェネレータ 5……補間演算器、6……比較演算器 7……キーボード、8……係数乗算器 9……Zバッファ、10……イメージバッファ 11……システム制御装置 20……原スライス画像群 30……新スライス画像群 A……視点方向。
FIG. 1 is a block diagram of an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a flowchart of an operation according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 shows a relationship between an original slice image group and a new slice image group. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the conventional image processing apparatus. (Explanation of reference numerals) 1... Image processing device 2... Original slice image storage device 3... Trackball 4... 3D address generator 5... Interpolation calculator 6... Comparison calculator 7. ... Coefficient multiplier 9... Z buffer, 10... Image buffer 11... System controller 20... Original slice image group 30.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】対象物体の原スライス画像群を記憶してい
る原スライス画像群記憶手段と、 前記対象物体を見る視点方向を入力する視点方向入力手
段と、 前記原スライス画像群に基づいて、前記視点方向に垂直
な平面でスライスされた新スライス画像群を生成するリ
フォメーション手段と、 前記新スライス画像群に対してピクセル値と所定の閾値
との比較により関心部分の抽出を行う関心部分抽出手段
と、 抽出された前記関心部分のピクセル値に対して所定の重
み付け演算を行う重み付け手段と、 重み付け演算が行われた前記関心部分に対してZバッフ
ァ法による陰面除去処理を行う陰面除去手段とを備えた
ことを特徴とする画像処理装置。
1. An original slice image group storage unit that stores an original slice image group of a target object; a viewpoint direction input unit that inputs a viewpoint direction for viewing the target object; A reforming means for generating a new slice image group sliced on a plane perpendicular to the viewpoint direction; and an interest part extraction for extracting an interest part by comparing a pixel value and a predetermined threshold value with respect to the new slice image group Means, weighting means for performing a predetermined weighting operation on the extracted pixel values of the portion of interest, and hidden surface removing means for performing hidden surface removal processing by the Z-buffer method on the weighted portion of interest. An image processing apparatus comprising:
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